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直播:步进式变焦技术可用 来说说手机变焦的那些东西

最近OPPO在官网【手机频道】公布了新一代手机光学变焦方案,声称可以实现等效85mm和等效135 mm的光学变焦能力,借此机会,笔者给大家讲讲手机变焦背后的一些事情。

传统相机变焦的工作原理是改变镜头内部光学镜头的相对位置,然后改变整个镜头的焦距,从而达到对物体进行变焦的效果。这里,变焦取决于镜头的物理运动。和我们常说的“底大一级杀人”一样的规律,光学变焦也是一个很难突破的物理问题,必须用空间换质量。

由于手机尺寸的物理限制,传统手机的镜头都采用定焦镜头,放大倍数不高。以iPhone 11系列为例,它的长焦端焦距相当于52mm,可以达到将近两倍的画面放大倍数,几乎是手机镜头正常摆放的极限。目前国内旗舰必备的“潜望镜”长焦镜头,通过水平放置镜头,通过棱镜折射光线,巧妙地利用机身内部空间,在不增加手机厚度的情况下,将放大率提高到5倍甚至10倍以上。

在这一点上,你可能会有一个疑问,为什么作者说的是放大而不是变焦:严格来说,手机摄像头里所谓的光学变焦其实是在偷换概念。如上所述,手机中的镜头,包括潜望镜的长焦端,都是定焦镜头,不具备通过移动镜头组进行变焦的能力。

为了实现所谓的变焦能力,厂商们想了很多办法。第一种方法是继续增加相机数量,比如小米最近发布的小米10极限纪念版,在主相机和5倍长焦端之间增加2倍长焦作为补充。一方面2倍(相当于50mm左右)是人像拍摄的黄金焦距,另一方面作为5倍长焦的中继镜头,在放大1-5倍的情况下不会用主摄像头进行切割,一定程度上避免了画质的恶化。

另一种方法是多聚焦分割图像融合算法。当用户放大1-5倍时,画面主体部分仍由主摄像头进行数字切割放大,而在图像中央区域调用长焦端进行拍摄。最后将长焦端拍摄的精细内容合成到画面中间。由于放大倍数不到5倍,5倍的长焦端拍摄的画面无法覆盖整个画面,所以边缘区域还是被主镜头切割,所以中心点清晰,边缘模糊。

据OPPO官网介绍,其新开发的技术叫做步进变焦技术。OPPO工程师在潜望镜长焦端增加了一个变焦电机,驱动镜头组运动,实现真正的光学变焦。此外,OPPO还采用大尺寸传感器结合Fusion多焦段图像融合技术、多视角对准技术和超分割算法,最终实现85mm-280mm焦段覆盖。

根据OPPO公布的解析图,新的潜望镜镜头模块采用三组变焦镜头,共七个镜头,完成最高达135 mm的焦距覆盖,为了实现镜头组的移动,OPPO定制设计了16位高精度驱动IC,精确控制两组镜头的移动,甚至增加了光学稳像。

以下是OPPO公布的样本。左边是常规的3.3倍放大(85mm左右),右边是OPPO阶梯式光学变化的85mm焦距。可以清楚的看到,有了光学变焦的加持,画面的整体锐度和纯净度有了碾压的优势。

OPPO表示,该技术已获得数十项专利,存在一定的技术壁垒。关于这项新技术,作者想谈谈它的意义和一些问题。首先,欢迎新技术是自然的。其实OPPO在相机技术的发展上一直是比较激进的,比较流行的长焦镜头是OPPO先展出的。步进变焦技术最大的意义在于,它填补了手机长焦端和超长焦端之间焦段的缺失。如上所述,焦段的补充可以缓解低功率镜头切割的图像质量恶化。二是减少手机的镜头数量。因为潜望镜可以覆盖更低的时间,不必要的镜头也可以去除。

OPPO公布新一代混合光变技术,

说了优点之后,作者还想讨论一下OPPO在新闻稿中没有具体说明的几点。首先是能否实现连续变焦。OPPO提出“在85mm和135mm的等效焦距下可以实现光学变焦”,在后面提到的技术中,出现了用于低功耗变焦合成的多聚焦图像融合技术。所以作者推测85mm到135mm之间的变焦还是采用合成算法,而不是连续对焦。当然,作者很明白这一点,因为技术问题永远不能简单地通过推动镜头来解决。还有一点就是对机身设计的影响。变焦电机等部件的加入,肯定会使相机模块占用机身更多的内部空间,可能会影响电池或主板的空间,导致电池寿命降低或散热受阻的问题。此外,模块也可能影响重量。

当然,目前作者的观点都是纸上谈兵,只能通过经验分析,毕竟还没有人真正拿到工程机进行测试。不用说,手机的长焦端推动了手机摄影。更多的焦段覆盖可以带来更多的构图空间,用户可以随时在口袋里放几个“镜头”,这在很多年前是不可想象的。我相信技术,期待OPPO的出现,一个步进变焦,更多拍照新技术。

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